杀死恐龙的小行星,究竟来自哪里?

作者: Takeko

来源: 原理

发布日期: 2024-08-19 21:30:42

大约6600万年前,一颗直径在10到15千米之间的小行星撞击地球,终结了恐龙对地球超过1.5亿年的统治。新研究指出,这颗小行星可能形成于木星轨道之外,携带着太阳系的早期痕迹。研究团队通过对钌同位素的研究,发现撞击物的特征与来自外太阳系的碳质小行星相匹配,提高了这颗小行星来自外太阳系的可能性。

你能读到这篇文章,有一部分原因可能要归结于一场灾难性的全球事件,终结了恐龙对地球超过1.5亿年的统治。大约6600万年前,一个“天外来客”撞进了墨西哥湾尤卡坦半岛附近,形成了著名的希克苏鲁伯陨击坑。希克苏鲁伯撞击物很可能是一颗小行星,直径在10到15千米之间。当这样一颗天体以大约为每秒20千米的速度撞击地球时,自然会释放大量动能。这股力量引发了全球海啸、地震和野火。

此外,小行星本身和撞击点的大片岩石都会气化。烟羽遮蔽了太阳,阻止了光合作用。尘埃落在全球各地,从欧洲到亚洲,甚至是海底。食物链断裂导致地球上六到七成的物种灭绝,其中就包括霸王龙和其他所有非鸟类恐龙,同时也为哺乳动物统治地球打开了大门。这也被称为白垩纪-古近纪(K-Pg)大灭绝。但一直以来,科学家还没有搞清楚这颗小行星究竟从何而来。一项新研究可能已经向解开这个谜团迈出了一大步。

根据发表在《科学》上的研究,这颗流浪的太空岩石很可能形成于木星轨道之外,而且它很可能携带着太阳系的早期痕迹。数十年来的研究已经发现,在大灭绝开始前后,地球表面布满尘埃。在20世纪80年代,科学家对全球范围内的分隔了白垩纪和古近纪的黏土层(K-Pg边界层)进行了研究,发现其中铱含量较高。这种金属在地球上相对罕见,在小行星中却更为常见。这为撞击事件提供了证据。

为了更进一步弄清这个撞击物的来源,新的研究团队在西班牙、丹麦和意大利等地再次对这一时期的沉积层进行了取样,并将样本与35亿年间的其他几个撞击地点进行了比较。团队重点研究了钌的同位素。钌是一种铂族元素,在地球岩石中极为罕见,因此来自撞击点的钌样本可以提供撞击物的“纯粹特征”:钌有7种稳定的同位素,而不同的天体具有这些同位素的混合特征。

尤其是,研究钌同位素可以帮助区分形成于外太阳系(木星轨道之外)和内太阳系的小行星。这是因为,大约45亿年前,当太阳系从分子云中形成时,内部区域的温度过高,使得挥发性化学物质无法凝结。因此,那里产生的小行星的挥发物含量都很低,而是富含硅酸盐矿物。在更远处形成的小行星则含有大量碳和挥发性化学物质,变成了“碳质岩”。而钌的同位素在分子云中分布不均,这种异质性也会在小行星中保留下来。

即使来到地球,陆地环境也很难改变这种同位素特征。钌的同位素同样出现在了K-Pg边界层。这层薄薄的撞击残留物,夹在了恐龙化石丰富的白垩纪岩石和随后生物多样性复苏的丹尼(Danian)时期的岩石之间。在K-Pg边界层,钌同位素的特征与来自外太阳系的碳质小行星相匹配。这么遥远的天体是如何来到地球的?是偶然,还是有什么天体的作用?

碳质球粒陨石现在位于火星和木星之间的小行星带外围,因为在太阳系诞生后不久,巨行星漂移到了离太阳更近的地方,这些碳质球粒陨石同样被“赶”到了这里。过去的模拟结果表明,从那时起,行星的引力偶尔会将碳质小行星撞散,并将它们送到太阳系内部。科学家发现,希克苏鲁伯撞击物这样大小(直径约10千米)的小行星每隔几亿年就会从这个区域喷射而出,进入与地球相交的轨道。

这项发现不仅提高了这颗小行星来自外太阳系的可能性,还可能反驳了另一种“彗星撞击”假说。有人认为,撞击物可能是一颗彗星的碎片,它被木星引力抛离轨道,又被太阳撕裂。但这与研究得出的钌的证据不符。彗星来自海王星轨道之外,类似于碳质球粒陨石,但还多了水冰。科学家认为,恐龙灭绝的原因可能比认为的更复杂。

无论如何,这些动物曾处于食物链的顶端,它们在相当长的时间里都主宰着地球,而它们的灭绝或许归因于它们遇到了太多“不幸”的事。

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